Iranian Gas InstituteJournal of Gas Technology2588-55962120170531A Novel Design for Plate Heat Exchangers in LNG Liquefaction Cycleیک طراحی نوین برای مبدل های حرارتی صفحه ای در چرخه مایع سازی تولید LNG415251601ENMohamad Reza Jafari Nasr Jafari NasrIslamic Azad University, Science and Research Brach,, Tehran, Iran0000-0003-0461-4248Elham MohammadiIslamic Azad University, Science and Research Brach, Tehran, IranJournal Article20170214LNG production is an intense and complex process, in which the liquefaction accounts for more than 50% of costs. In recent years, design engineers have been made several attempts to optimize this process. The main objective was to increase the production yield and capacity, and minimize the costs. The most important process equipment in liquefaction stage is devoted to compact heat exchangers of Plate Fin or Spiral Wounded types. This article described the simulation of liquefaction cycle of Iran LNG project with triple mixed refrigerant to provide a new method for designing the plate heat exchanger used in this cycle; in addition, a simple method was introduced for selecting the best secondary surface based on the conceptual development of the volume performance index (VPI). The designed exchanger had the minimum surface area and volume. The reduction of required heat transfer surface area had a significant role in the reduction of investment capital cost in LNG production process.<br />The liquefaction cycle of Iran LNG was fully investigated in this article as an industrial case. According to the simulation, the cold and hot surface areas of the plate heat exchanger, used in the given process, are as large as 3001m2 and 1933m2 with the overall heat transfer coefficient of 425 W/m2K°; whereas, designing this exchanger by developed rapid design algorithm (RDA) significantly can be reduced the required cold and hot surface areas by 5.2 and 3.3 times, respectively. The overall heat transfer coefficient was also increased by 2 times.تولید ال ان جی(LNG) ، فرآیند فشرده و پیچیده ای است که بیش از نیمی از هزینه های آن مربوط به بخش مایع سازی است. در سالهای اخیر مهندسان طراح، تالش های زیادی جهت بهینه سازی این فرآیند نموده اندکه هدف عمده آنها تلاش در افزایش بازده، بالابردن ظرفیت تولید و به حداقل رساندن هزینه ها بوده است. مهمترین تجهیزات فرآیندی در بخش مایع سازی، مبدل های حرارتی فشرده از نوع صفحه ای یا حلزونی هستند. این مقاله ضمن تشریح شبیه سازی سیکل مایع سازی پروژه ایران ال ان جی با مبرد مخلوط سه گانه به ارائه روشی نوین جهت طراحی مبدل حرارتی صفحه ای به کار رفته در این سیکل پرداخته است. همچنین روشی ساده، برای انتخاب بهترین سطح ثانویه بر اساس توسعه مفهوم شاخص عملکرد حجم (VPI) معرفی گردیده است. مبدل طراحی شده، کمترین سطح و حجم را بدست داده و کاهش سطح انتقال حرارت در آن نقش عمده ای بر کاهش هزینه های سرمایه گذاری فرآیند تولید ال ان جی داشته است. سیکل مایع سازی ایران ال ان جی به بعنوان یک مورد صنعتی در این مطالعه بطورکامل در نظر گرفته شده است. شبیه سازی، سطوح حرارتی سمت سرد و گرم مبدل صفحه ای به کار رفته در فرایند مورد نظر را به ترتیبm<sup>2</sup> 3001 و m<sup>2</sup> 1933 و ضریب کلی انتقال حرارت 425 w/m<sup>2</sup> K <sup>o</sup> نشان میدهد. در حالیکه با انجام طراحی این مبدل و توسعه الگوریتم طراحی سریع(RDA)، کاهش قابل ملاحظهای در سطوح سرد و گرم لازم بترتیب به میزان 2/5 و 3/3 برابر و افزایش ضریب کلی انتقال حرارت 2 برابر حاصل شده است.https://www.jgt.irangi.org/article_251601_45c6372e1bbe86aba9a0071ebe634374.pdfIranian Gas InstituteJournal of Gas Technology2588-55962120170723Wettability Alteration in Near-Wellbore Regions of Gas Reservoirs to Mitigate Liquid Blockage Using Super Water- and Oil-Repellent ZnO/SiO2 Nanofluid Treatmentتغییر ترشوندگی سنگ مخازن گاز میعانی در نواحی نزدیک به چاه به منظور کاهش انسداد مایع، از طریق پوششدهی سنگ با نانوسیال دارای خاصیت ابر آبگریزی و ابر نفت1630251609ENPouriya EsmaeilzadehChemical Engineering College, Iran University of Science and Technology (IUST), Narmak, Tehran 16765-163, IranMohammad Taghi SadeghiChemical Engineering College, Iran University of Science and Technology (IUST), Narmak, Tehran 16765-163, IranAlireza BahramianInstitute of Petroleum Engineering, University of Tehran, IranJournal Article20161129In gas-condensate reservoirs as the bottom hole pressure drops below the hydrocarbon dew point of the reservoir fluid, liquids drop out from the gas phase and establish condensate banking near the wellbore, resulting in lower gas productivity. Changing the reservoir rock wettability from liquid-wetting to gas-wetting has outstanding potential in improving the productivity of gas wells. In this work, we report the highly water- and oil-repellent properties of carbonate reservoir rocks treated with a nanofluid based on synthesized ZnO/SiO<sub>2</sub> nanocomposites and fluoro-containing materials PTFE, TFE, and PFOS. Carbonate plates coated with the prepared nanofluid exhibits a high contact angle of 162° for brine (contact angle hysteresis=0° and roll-off angle <2°), together with 135° for liquid gas-condensate, supporting significant super-amphiphobicity with self-cleaning properties. Surface characterization of the rock using SEM, SP, and EDX analyses reveals that the rough morphology of ZnO/SiO<sub>2 </sub>nanocomposites combined with low surface energy of fluorochemical provides the surface superamphiphobicity. Moreover, the efficiency of the nanofluid in wettability alteration of carbonate core from liquid-wetting to ultra gas-wetting under reservoir conditions was investigated by performing gas/liquid two-phase flow tests with single-phase liquid-injection into the gas-saturated core. The results indicate that the mobility of liquid for both gas/brine and gas/liquid-condensate systems increases significantly after wettability alteration.در مخازن گاز میعانی بر اثر کاهش فشار مخزن به زیر فشار نقطه ی شبنم هیدروکربوری سیال مخزن، میعانات گازی از فاز گاز جدا شده، به فاز مایع منتقل می شود و در نواحی اطراف چاه تجمع می یابند. در صورت بروز این پدیده که به انسداد میعانی مرسوم است نفوذپذیری نسبی فاز گاز و در نتیجه نرخ تولید گاز از چاه به شدت کاهش می یابد. یکی از روش هایی که پتانسیل قابل توجهی برای رفع این پدیده و افزایش بهره دهی چاه در اختیار دارد تغییر ترشوندگی سنگ مخازن گاز میعانی از حالت مایع دوست به گاز دوست می باشد. در این مقاله، از نانوسیالی حاوی نانوکامپوزیت سنتز شده ی ZnO/SiO<sub>2</sub> و مواد فلئوردار TFE، PFOS و PTFE برای تغییر ترشوندگی سنگ استفاده شد. بطوریکه کربناته ی مخزن گاز میعانی از حالت شدیداً مایع دوست به حالت ابر آبگریز و ابر نفت گریز توأم (ابرگازدوست) استفاده شد. بطوریکه زاویه تماس آب نمک و نمونه میعانات گازی روی سطح سنگ از 0° قبل از پوشش دهی، به ترتیب به 162 و 135 درجه پس از پوشش دهی با نانوسیال افزایش یافتند. بعلاوه، پسماند زاویه تماس و همچنین زاویه ی لغزش آب روی سطح پوشش داده شده به ترتیب برابر °0 و °2< اندازه گیری شد که نشان میدهد سنگ پس از پوشش دهی با این نانوسیال دارای خاصیت خودتمیزشوندگی شده است. مشخصه یابی سطح سنگ به وسیله ی آنالیزهای SP،SEM و EDX نشان داد که زبری نانوکامپوزیت ZnO/SiO<sub>2</sub> با مورفولوژی ترکیبی شامل نانو صفحات و نانوذرات کروی، به همراه انرژی سطحی پایین مواد حاوی فلئور سبب بوجود آمدن حالت ابرگازدوستی در سنگ شده است. در ادامه، عملکرد این نانوسیال به منظور تغییر ترشوندگی مغزه ی کربناته از حالت شدیداً مایع دوست به حالت ابر گازدوست تحت شرایط عملیاتی مخزن، با انجام آزمایش های جریان سیال در سیستم گاز / مایع از طریق تزریق تک فازی مایع به درون مغزه ی اشباع شده از گاز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که تحرک پذیری مایع در هر دو سیستم گاز / آب نمک و گاز/ میعانات گازی بطور قابل ملاحظه ای پس از تغییر ترشوندگی سنگ افزایش یافت.https://www.jgt.irangi.org/article_251609_9d652352fce1ff210458d1aa6fa4b088.pdfIranian Gas InstituteJournal of Gas Technology2588-55962120170522Asphaltene and Normal Paraffin Effect on Gas-Oil Interfacial Tension During CO2 Injection into Asphaltenic Oil Reservoirتاثیر نرمال پارافین ها و رسوبات آسفالتینی بر کشش بین سطحی نفت/گاز، حین تزریق گاز دی اکسید کربن به مخازن نفتی آسفالتینی3142251610ENMasoud RiaziEnhanced Oil Recovery (EOR) Research Centre, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran0000-0002-6843-621XYousef KazemzadehDepartment of Petroleum Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran0000-0002-5021-1856Rafat ParsaeiDepartment of Petroleum Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, IranJournal Article20161225Asphaltene precipitation in oil reservoirs has been involved with numerous problems. Therefore, it is imperative to understand the precipitation mechanisms in detail. There are several ways to detect asphaltene precipitation, i.e. interfacial tension method. In this study, for more accurate evaluation of asphaltene precipitation by using IFT versus pressure plots, synthetic oil solutions made up of toluene and normal paraffins are used. Solutions with different compositions of toluene and normal paraffins with and without asphaltene (extracted from crude oil) are prepared. Then, the IFT of the solutions in the proximity of CO<sub>2</sub> at different pressure conditions is measured. By plotting the IFT data versus pressure, the onset of asphaltene precipitation and the impact of different parameters on this phenomenon are investigated. Experimental results show that the presence of asphaltene in synthetic solutions changes the behavior of IFT data with pressure. For a solution containing asphaltene, the IFT of the solution in presence of CO<sub>2</sub><em> </em>decreases linearly with two different slopes. The results confirm that the presence of n-paraffin intensifies asphaltene precipitation. The experimental results also show that the higher the mass fraction of asphaltene is, the larger would be the intensity of the asphaltene precipitation for the attempted mass fractions.رسوب آسفالتین در مخازن همواره مشکلات متعددی را به همراه داشته است. بنابراین شناخت دقیق مکانیزم رسوب لازمه مقابله با آن می باشد. روش های متعددی جهت شناسایی رسوب آسفالتین وجود دارد. یکی از این روش ها، روش ناپدید شدن کشش بین سطحی می باشد. در این روش با ترسیم نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار، مکانیزم رسوب تشریح داده می شود.<br />در این مطالعه به منظور بررسی دقیق تر رسوب آسفالتین در مخازن نفتی با استفاده از نمودارهای کشش بین سطحی بر حسب فشار، از محلول های سینتیتیک متشکل از تولوئن و نرمال پارافین ها استفاده می شود. به این منظور، محلول های با ترکیب درصد متفاوت از تولوئن و نرمال پارافین هایی همچون نرمال دکان و نرمال هپتان یک بار در حضور آسفالتین استخراج شده از نفت خام و یک بار در عدم حضور آن ساخته می شود. سپس کشش بین سطحی تعادلی آن محلول ها با گاز دی اکسید کربن در فشارهای مختلف اندازه گیری می شود. با ترسیم نمودارهای کشش بین سطحی بر حسب فشار، نقطه شروع رسوب آسفالتین و پارامتر های مختلف موثر، مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به نتایج آزمایش ها، حضور آسفالتین در محلول های سینتیتک باعث تغییر در مقادیر و روند نمودار کشش بین سطحی بر حسب فشار می شود. بدین صورت که افزوده شدن آسفالتین به یک محلول از تولوئن و نرمال پارافین باعث می شود کشش بین سطحی محلول و گاز دی اکسید کربن بر حسب فشار در دو بازه ی مختلف با دو شیب مختلف افت می کند. نتایج تایید می کند که افزایش نرمال پارافین ها باعث تشدید رسوب آسفالتین می شود و همچنین با افزایش میزان رسوبات آسفالتنی موجود در محلول ها، شدت رسوب آن ها نیز افزایش می یابد.https://www.jgt.irangi.org/article_251610_46f3e952686e9e5d3b8e07aaba82e55c.pdfIranian Gas InstituteJournal of Gas Technology2588-55962120170522Reducing Energy Consumption in Gas Purification Plants (MDEA base) by Retrofit Designکاهش مصرف انرژی در واحدهای شیرینسازی گاز طبیعی توسط محلول MDEA از طریق اصلاحات ساختاری4349251611ENOmid SabbaghDepartment of Chemical Engineering
Ferdowsi, University of Mashhad, Mashhad, Iran0000-0002-1719-242XMaysam Vahidi FerdowsiDepartment of Chemical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, IranMohammad Ali FanaeiDepartment of Chemical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Iran0000-0001-5535-8657Journal Article20170223This study evaluates the effect of Structural modifications on energy consumption of gas treatment units of BIDBOLAND refinery (Iran’s first gas refinery). To this aim, Aspen HYSYS (V.8.3) software was employed for the unit simulation in rate based method. The results show that as CO<sub>2</sub> content in inlet sour gas is less than 2 percent and MDEA solution is used as solvent, using multiple feeds to the absorption column, static mixers and absorption column sidestream cannot reduce energy consumption level; while using desorption column sidestream and a flash unit can reduce the unit energy consumption up to 10 percent.در این مقاله، اثر اصلاحات ساختاری بر میزان انرژی مصرفی واحد تصفیه گاز پالایشگاه بیدبلند (اولین پالایشگاه گاز ایران) مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، از نرمافزار Aspen HYSYS (V.8.3) بر پایه روش مبتنی بر سرعت (rate-based)، برای شبیهسازی واحد مذکور استفاده شده است. نتایج نشان میدهد، درصورتی که میزان CO<sub>2</sub> در گاز ترش ورودی کمتر از 2 درصد بوده و محلول MDEA نیز به عنوان حلال در نظر گرفته شود، استفاده از برج جذب چند خوراکه، مخلوطکننده استاتیکی و جریان جانبی برج جذب، نمیتواند منجر به کاهش انرژی مصرفی گردد. این در حالی است که در شرایط مذکور، استفاده از جریان جانبی برج احیاء و یک واحد تبخیر آنی، میتواند تا حدود 10 درصد انرژی مصرفی کل واحد را کاهش دهد.https://www.jgt.irangi.org/article_251611_f8b8a14a3d32964e24ffc8fba39fc3cf.pdfIranian Gas InstituteJournal of Gas Technology2588-55962120170522Utilizing Chemical Looping Combustion instead of Fired-Furnace in a Steam Methane Reforming for Enhancement of Hydrogen Production in a Multi Tubular Reactorجایگزینی چرخه شیمیایی احتراق به جای کوره در فرآیند تبدیل بخار با استفاده از کاتالیست مس5066251613ENSedigheh KabiriDepartment of Chemical Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz 71345, IranMohammadreza RahimpourDepartment of Chemical Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz 71345, Fars, IranJournal Article20170203A novel thermally coupled reactor containing steam methane reforming in the endothermic side and chemical looping combustion as an exothermic side has been investigated in this study. In this innovative configuration, huge fired furnace of conventional steam reforming process is substituted by chemical looping combustion in a recuperative coupled reactor. This reactor has three concentric tubes where the steam methane reforming is supposed to occur in the middle tube and the inner and outer tubes are considered to be air and fuel reactors of chemical looping combustion, respectively. Copper is selected as solid oxygen carrier in the chemical looping combustion process. Both oxidation and reduction of Cu in the air and fuel reactor are exothermic and used as heat sources for endothermic steam methane reforming. A steady state heterogeneous model of fixed bed for steam reformer and a moving bed for chemical looping combustion reactor predict the performance of this new configuration. The counter-current mode is investigated and simulation results are compared with corresponding predictions of the conventional steam reformer. The results prove that synthesis gas production is increased in thermally coupled reactor in comparison with conventional steam reformer. این مقاله، به بررسی مدل سازی راکتور کوپلینگ حرارتی دو واکنش کاتالیستی ریفرمینگ متان با بخارآب و چرخه شیمیایی احتراق جهت بهبود میزان تولید هیدروژن میپردازد. کوپلینگ حرارتی دو واکنش گرماگیر و گرماده باعث بهبود بازده حرارتی و در نتیجه افزایش میزان تولید میشود. ریفرمینگ متان با بخارآب فرآیندی گرماگیر است که گرمای آن توسط یک کوره فراهم میشود. در این حالت، لولههای ریفرمر تحت تنش حرارتی بالایی قرار دارند. با جایگزینی این کوره با چرخه شیمیایی احتراق برانیم تا علاوه بر حل این مشکل تولید هیدروژن را در یک فرآیند کوپلینگ افزایش دهیم. چرخه شیمیایی احتراق نوعی احتراق غیر مستقیم است که از دو راکتور هوا و سوخت تشکیل شده است. در این فرآیند از تماس مستقیم سوخت با اکسیژن جلوگیری میشود و شرایط برای واکنش سوخت با یک اکسید فلز فراهم میشود. کوپل این دو واکنش کاتالیستی در یک راکتور سه لوله هم مرکز انجام میشود. راکتور درونی و بیرونی به ترتیب به عنوان راکتورهای هوا و سوخت چرخه شیمیایی احتراق و راکتور میانی راکتور ریفرمینگ متان منظور میشود. راکتور چرخه شیمیایی احتراق بستر متحرک است که مس در آن کاتالیست متحرک است. راکتور ریفرمینگ متان بستر ثابت است که از کاتالیست نیکل پر شده است. شبیه سازی فرآیند با استفاده از یک مدل یک بعدی هتروژن انجام شد. صحت مدل انجام شده با دادههای راکتورریفرمینگ متان پالایشگاه گاز زاگرس عسلویه بررسی شد. نتایج حاصل با موارد مشابه در راکتور معمولی ریفرمینگ متان مقایسه شد که افزایش چشمگیر میزان هیدروژن مشاهده شد.https://www.jgt.irangi.org/article_251613_c56afd2e1ee6ba910d95a643f48189ce.pdfIranian Gas InstituteJournal of Gas Technology2588-55962120170522A New Method to Enhance Separation of Acid Gas from Natural Gas by Mixed Amine Solutionیک روش جدید برای افزایش جداسازی اسید گازی از گاز طبیعی با استفاده از مخلوط محلولهای آمینی6774251614ENAbolfazl Gharibi KharajiPhD Student in Chemical Engineering, Isfahan University, Isfahan, IranVahid Madadi AverganiAssistant Professor of Chemical Engineering, Yasouj University, Yasouj, IranParviz DarvishiAssistant Professor of Chemical Engineering, Yasouj University, Yasouj, IranJournal Article20170501Application of mixed amine solution in gas sweetening unit decreases the operation cost and corrosion rate. Also it increases the amount of sulfur in acid gas stream that exits from sweetening and enters to sulfur recovery units. Gas sweetening unit of Bidboland gas refinery (BGR) was simulated by Hysys software. Simulation of BGR had good agreement with industrial data. The parameters such as CS (carbon dioxide in sweet gas), SSRU (the amount of H<sub>2</sub>S in outlet acid gas stream from stripper to sulfur recovery unit), RAL (rich amine loading) and HPA (reboiler duty per amine circulation rate), were compared for ten blends of DEA (Diethanolamine) and MDEA (Methyl Diethanolamine). According to technical specified parameters, mixed amine with composition of 40 wt. % MDEA and 10 wt. % DEA identified as a good amine blend for gas sweetening unit in BGR. JOGPT. Because Photonics is produced in DOC, strict adherence to format is required. The use of this template is useful for estimating the length of the papers strict adherence to format is required. The use of this tem.استفاده از مخلوط محلولهای آمینی در واحد شیرینسازی گاز هزینههای عملیاتی و نرخ خوردگی را کاهش میدهد. این در حالی است که این مخلوطها مقدار گوگرد در جریان گاز خروجی از واحد شیرینسازی را افزایش میدهد و وارد واحد بازیافت گوگرد میشود. واحد شیرینسازی گاز پالایشگاه گازی بیدبلند با نرمافزار Hysys شبیهسازی شده است. نتایج حاصل از این شبیهسازی تطابق خوبی با دادههای صنعتی موجود از این واحد دارد. پارامترهایی مانند مقدار دیاکسید کربن در گاز شیرین، مقدار گاز سولفید هیدروژن در جریان گاز خروجی از واحد دفع و ورودی به واحد احیاء گوگرد، مقدار محلول آمین غنیشده و بار حرارتی بازجوشاننده به ازای نرخ گردش محلول آمین برای ده نمونه مخلوط آمینی متشکل از دیاتانول آمین و متیل دیاتانول آمین مقایسه شده است. مطابق با پارامترهای خاص تکنیکال، مخلوط آمینی با درصد اجزاء 40 درصد وزنی متیل دیاتانول آمین و 10 درصد وزنی دیاتانول آمین به عنوان بهترین مخلوط آمینی جهت شیرینسازی گاز در پالایشگاه گاز بیدبلند بدست آمده است.https://www.jgt.irangi.org/article_251614_808e9581573f3d8bc707d0b539687b06.pdf